Trong phần này ta sẽ tổng kết các báo hiệu ở giao diện vô tuyến và xét toàn bộ các chuỗi báo hiệu cho cập nhật vị trí, MOC, MTC và chuyển giao.
Tổng kết các báo hiệu ở các lớp khác nhau trong giao diện vô tuyến đợc cho ở hình: Tổng kết các báo hiệu ở giao diện vô tuyến. ở hình này ta thấy các bản tin lớp 3 có độ dài cực đại là 249 byte, ở lớp 2 các bản tin này đợc cắt mảnh thành 22 byte cho BCCH, CCCH, 20 byte cho kênh điều khiển liên kết nhanh, SDCCH và 18 byte cho SACCH, sau đó các đoạn bản tin này đợc bổ sung thêm: 1 byte trờng chỉ thị độ dài cho BCCH và CCCH, 3 byte nh ở hình: cấu trúc của khung lớp 2. Cho kênh điều khiển liên kết nhanh, SDCCH và SACCH. ở lớp vật lý 21 byte lớp 2 của SACCH đợc bổ sung thêm 2 byte để đợc 23 byte, sau đó các khung 23 byte đợc mã hoá kênh để chống lỗi và phát hiện lỗi thành 456 bít. Cuối cùng các bít này đợc ghép xen thành 4 cụm hay 8 cụm đối với kênh điều khiển liên kết nhanh.
Các chuỗi báo hiệu cho cập nhật vị trí mà ta xét ở hình 3.39b giới hạn cho trờng hợp mà ở đó MS đang tích cực nhng cha có kết nối của ngời sử dụng sẽ thay đổi vùng định vị. Ngay sau khi MS này điều chỉnh đến BS mới, nó nhận biết LAI mới ở BCCH. MS yêu cầu (thông qua RACH) 1 kênh báo hiệu (SDCCH). Sau khi đợc cấp phát 1 kênh báo hiệu (ở AGCH) MS thiết lập kết nối lớp 2 bằng thủ tục "phân giải xung đột" bao gồm bản tin SABN lớp 3 "yêu cầu cập nhật vị trí" cùng với CHSN, TMSI và LAI cũ. Ngoài ra MS chỉ thị rằng cập nhật vị trí là loại bình thờng (không phải định kỳ hay nhập IMSI). BC công nhận SABM bằng UA. VLR xác định IMSI trên cơ sở TMSI và LAI (có thể bằng cách hỏi lại VLR cũ khi chuyển giao giữa các MSC), thông báo cho HLR nếu cần thiết. Trớc khi khẳng định cập nhật vị trí và ấn định 1 TMSI mới cho MS, VLR thực hiện nhận thực (các khung I "yêu cầu nhận thực" và "trả lời nhận thực") và khởi động quá trình mật mã hoá (các khung I "lệnh
chế độ mật mã" và "hoàn thành chế độ mật mã"). Sau đó có thể ấn định 1 TMSI mới bằng bản tin đợc mật mã "chấp nhận cập nhật vị trí". MS trả lời bằng "hoàn thành cấp phát lại TMSI". Sau đó BS xoá kết nối RR.
Hình 3.48. Tổng kết các báo hiệu ở giao diện vô tuyến
Báo hiệu trên giao diện vô tuyến Các bản tin lớp 3 không thể dài hơn 249 byte
Đường truyền LAPD có hạn (kích thước bình thường nhỏ hơn 23 byte)
MAX 249 byte Lớp 2 LAPDm 22 22 1 BCCH CCCH T.TL2 20 FACCH SDCCH
Chế độ công nhận (đa khung) hay không công nhận (SDCCH, FACCH, SACCH) Chế độ không công nhận
(BCCH, CCCH)
1B 3 SACCH
T.TL2
3
Bản tin lớp 3 được chia thành các đoạn 20 hay đối với
SACCH 18 byte 23 byte (184 bít) Lớp 1 vật lý 21 byte (SACCH)
Cộng định thời trước: 1 byte Cộng lệnh Đ/K công suất: 1 byte 21 + 1 + 1 = 23 byte
456 bit
Mã hoá xoắn để hiệu chỉnh lỗi Mã file để phát hiện lỗi
Ghép xen 456 bit trên 4 cụm hay 8 cụm cho FACCH
57 57 57 57 57 57 57 57
Đối với MOC ở các hình 3.33, 3.33, 3.34 ta xét trờng hợp MS có vị trí hiện thời đã đợc cập nhật và thiết lập cuộc gọi ra. Vì thế không cần cập nhật vị trí cùng với việc thiết lập MM ngay tiếp theo. Thay vào đó phải thiết lập riêng 1 kết nối RR cho MOC. Để vậy MS yêu cầu 1 SDCCH (ở RACH: lý do yêu cầu bằng thiết lập MOC). Sau khi đợc cấp phát SDCCH (qua AGCH) MS thiết lập kết nối lớp 2 và phát đi SABM với bản tin "yêu cầu dịch vụ CM" chứa CKSN của lần nhận thực cuối cùng và thông tin rằng 1 kết nối MM cho điều khiển cuộc gọi (CC) sẽ đợc thiết lập. BS công nhận SABM bằng UA. Bây giờ MS thực hiện nhận thực (các khung I "yêu cầu nhận thực" và "trả lời nhận thực") và khởi động mật mã hoá (các khung I "lệnh chế độ mật mã" và "hoàn thành chế độ mật mã"). Sau đó 1 kết nối MM đợc thiết lập và MS có thể thiết lập 1 kết nối CC bằng bản tin "thiết lập". Bản tin này chứa 1 nhận dạng giao dịch mới (TI đợc chọn bởi trạm MS) cùng với thông tin cần thiết cho việc thiết lập cuộc gọi mạng (chẳng hạn khả năng mang và số thoại bị gọi). BS trả lời bằng khung I "đang tiến hành gọi", MS trả lời bằng "sẵn sàng thu". Khi này nếu OACSU không tích cực, mạng sẽ ấn định 1 kênh tiếng bằng cách phát đi khung I "lệnh ấn định" với số kênh TCH. MS trả lời bằng "thu sẵn sàng", khi này kết nối lớp 2 có thể đợc xoá nội bộ và 1 kết nối lớp 2 mới đợc thiết lập ở FACCH. MS sử dụng FACCH mới để công nhận việc thu đợc "lệnh ấn định" bằng "hoàn thành ấn định". Ngay sau khi chuông để ở phía bị gọi, mạng gửi đến MS "báo chuông", MS đáp lại bằng "sẵn sàng thu". Khi bị gọi trả lời mạng gửi khung I "kết nối" đến Ms, MS đáp lại bằng khung I "công nhận kết nối". Cuối cùng BS công nhận trả lời của MS bằng "thu sẵn sàng", nh vậy nối thông đợc thiết lập.
Nếu OACSU đợc thiết lập, thì kênh tiếng đợc ấn định lần đầu khi phía bị gọi trả lời (ngay trớc "kết nối"). Truyền dẫn "báo chuông" và "sẵn sàng thu" liên quan tiếp tục ở SDCCH (xem hình 3.34).
BS khởi đầu 1 MTC bằng tìm gọi. Để vậy nó phát đi ở PCH 1 khung UI "yêu cầu tìm gọi" chứa TMSI. MS bị gọi phát "yêu cầu kênh" ở RACH (chứa lý do: trả lời tìm gọi) và nhận đợc trả lời "ấn định tức thì" ở AGCH có chứa kênh SDCCH đợc cấp phát, ở kênh này MS sẽ thiết lập kết nối lớp 2. Để thiết lập kết nối lớp 2 MS phát đi SABM chứa bản tin "trả lời tìm gọi" cùng với CKSN lần cuối và TMSI. Mạng công nhận kết quả tìm gọi và trả lời SABM bằng UA. Bây giờ BS bắt đầu thực hiện nhận thực (các khung I "yêu cầu nhận thực" và "trả lời nhận thực") và khởi động mật mã hoá (các khung I "lệnh chế độ mật mã" và "hoàn thành mật mã"). Sau đó 1 kết nối MM đợc thiết lập và BS thiết lập 1 kết nối CC bằng bản tin "thiết lập". Bản tin này chứa 1 nhận dạng giao dịch mới (TI: đợc chọn bởi trạm di động) cùng với tất cả các thông tin cần cho thiết lập cuộc gọi (chẳng hạn khả năng mang). Trạm MS trả lời bằng khung I "khẳng định cuộc gọi", BS đáp lại bằng "sẵn sàng thu".
Nếu OACSU không tích cực, thì BS ấn định kênh ngay lúc này, thủ tục này giống nh đối với MOC (xem hình 3.37). Điều quan trọng nhất là kết nối RR trớc đây ở SDCCH đợc thay thế bằng kết nối mới ở FACCH. Ngay sau phía bị gọi đổ chuông, MS gửi khung I "báo chuông", BS đáp lại bằng "sẵn sàng thu". Nếu phía bị gọi trả lời, MS thông báo BS bằng khung I "kết nối". BS trả lời bằng "thu sẵn sàng", nh vậy là kết nối đã đợc thiết lập cho cuộc gọi kết cuối ở trạm di động.
Nếu OACSU hoạt động, thì kênh tiếng đợc thiết lập khi phía bị gọi trả lời (ngay trớc "kết nối"). Truyền dẫn "báo chuông", "sẵn sàng thu" liên quan và "kết nối" vẫn tiếp tục ở SDCCH (xem hình 3.36).
Về chuyển giao (Handover) ta chỉ hạn chế xét trờng hợp các ô đồng bộ, đối với MS thủ tục này bắt đầu khi trạm BS gửi đi 1 khung I với lệnh "chuyển giao" ở FACCH. Bản tin này chứa các định nghĩa về ô mới (chẳng hạn mã mầu, cấu trúc ô mới, định thời trớc), của kênh tiếng mới (TCH) và 1 số tham khảo chuyển giao mới. Trạm MS công nhận khung I này bằng "sẵn sàng thu". Với lệnh này kết nối lớp 2 ở FACCH cũ bị xoá bỏ nội bộ. Kênh tiếng cũ cùng với các kênh báo hiệu liên kết với nó (FACCH và SACCH) đợc giải phóng. Bây giờ trạm MS nhập vào ô mới bằng cách phát đi 4 bản tin "thâm nhập chuyển giao" riêng biệt ở FACCH chứa TCH mới, bản tin này không theo tiêu chuẩn, nó chỉ có 1 byte chứa số tham khảo chuyển giao. Sau đó MS thiết lập kết nối lớp 2 bằng SABM ở FACCH mới và sau khi nhận đợc UA nó phát đi lệnh "hoàn thành chuyển giao" ở khung I đầu tiên đến trạm BS. BS đáp lại bằng "sẵn sàng thu" nh vậy chuyển giao đã hoàn thành.
Xoá cuộc gọi có thể khởi xớng hoặc từ MS hoặc từ phía mạng, ở đây ta chỉ xét việc xoá 1 kết nối hữu ích đã đợc thiết lập. Nếu MS khởi xớng xoá, nó phát đi khung I "tháo gỡ" (Disconnect). BS đáp lại bằng cách xoá kết nối CM với khung I "giải phóng" (Release). MS đáp lại bằng "giải phóng hoàn thành". Kết nối MM chỉ đợc xoá nội bộ. Tuy nhiên kết nối RR phải đợc xoá dạng tờng minh. BS phải khởi xớng xoá RR (không phụ thuộc vào phía khởi xớng xoá kết nối của ngời sử dụng) bằng cách phát đi khung I "giải phóng kênh". Cuối cùng MS xoá lớp 2 bằng DISC, BS trả lời bằng UA. Khi này các tiềm năng bị chiếm đợc giải phóng và việc xoá kết nối đợc hoàn tất.
Kết luận
Trong khoảng thời gian qua, em đã nghiên cứu và hoàn thành bản báo cáo về vấn đề thông tin di động. Thông tin di động là 1 vấn đề khó nhng có lĩnh vực ứng dụng của nó trong thực tế lại rất rộng. Em nhận thấy việc lựa chọn hệ thống GSM đa vào sử dụng ở nớc ta là hoàn toàn đúng đắn với 2 lý do sau:
+ Đây là hệ thống số duy nhất hoàn chỉnh đầu tiên trên thế giới đợc đa vào th- ơng mại trong những năm đầu của thập niên 90. Vào thời điểm này nhu cầu về các dịch vụ thông tin di động ở nớc ta đã xuất hiện.
+ Từ khi đa vào cho đến nay, hệ thống GSM đã hoạt động rất hiệu quả ở mạng lới viễn thông Việt Nam.
Từ những điều nêu trên cho thấy việc nghiên cứu để nắm vững tiêu chuẩn của hệ thống GSM là điều cần thiết. Hiểu sâu giao diện này giúp cho các nhà khai thác và thử nghiệm các mạng di động của nớc ta làm tốt nhiệm vụ của mình. Tuy nhiên, vì thời gian có hạn nên đồ án của em còn có những vấn đề hạn chế, nếu có điều kiện tìm hiểu thêm em sẽ cố gắng để nâng đồ án này lên mức hoàn thiện hơn. Rất cảm ơn những ý kiến đóng góp của các thầy và các cô.
Và cuối cùng, em xin một lần nữa cảm ơn thầy hớng dẫn Đỗ Trọng Tuấn đã giúp đỡ em trong thực tập, nghiên cứu, làm đồ án này. Và em xin cảm ơn các thầy, các cô đã dành thời gian đọc đồ án này.
Tài liệu tham khảo
1. Thông tin di động số Cellular - Vũ Đức Thọ, 1997
2. Thông tin di động GSM - PTS. Nguyễn Phạm Anh Dũng, 1997
3. The GSM System formobile commnication - Dr michael mouly and marie - Bernadtte pautte - 1992.
Các từ viết tắt và thuật ngữ
A
AGCH Access grand channel Kênh cho phép thâm nhập
Abis Abis interface Giao diện Abis
ALERT Signal on D-channel Báo hiệu trên kênh D ARQ Automatic retransmitssion request Yêu cầu phát lại tự động AUC Authentication center Trung tâm nhận thực
B
BCC Base station color code Mã màu trạm gốc
BCCH Broadcast control channel Kênh điều khiển quảng bá
BCH Broadcast channel Kênh quảng bá
BER Bit error rate Tỷ lệ bít lỗi
Bm Full rate TCH TCH toàn tốc
BS Base station Trạm gốc
BSC Base station controller Bộ điều khiển trạm gốc BSIC Base station indentity code Mã nhận dạng trạm gốc
BSSAP Base station subsystem application part Phần ứng dụng phân hệ trạm gốc BSS Base station subsystem Phân hệ trạm gốc
BSSMAP BSS menagement application part Phần ứng dụng quản lý BSS BTS Base transaiver station Trạm thu phát gốc
BTSM BTS Management Quản lý BTS
C
C/I Carier to interfrenanec ratio Tỷ số tín hiệu trên nhiễu
CC Country code Mã quốc gia
CC Call control Điều khiển cuộc gọi
CCCH Common control channel Kênh điều khiển chung CCITT International telegraph and telephone
consultative committee Uỷ ban t vấn quốc tế về điện thoại và điện báo
CCSN7 Common channel signalling number 7 Báo hiệu kênh chung số 7 CDOUA Code division multiple access Đa truy nhập phân chia theo mã
CEPT conferunce of european postal and telecommunication Hội nghị các cơ quan quản lý Bu chính và viễn thông Châu Âu CGI Cell Global Identity Nhận dạng ô tổng thể
CI Cell identity Nhận dạng ô
CK Check sum Kiểm tra tổng
CKSC Cifering key sequence number Số chuỗi khoá mật mã
CM Call management Quản lý gọi
D
DCCH Dedicated control channel Kênh điều khiển dành riêng
DISC Disconnect Giải phóng kết nối
DM Disconnect mode Chế độ không kết nối
DUP Data user part Phần ngời sử dụng số liệu
E
EIR Equipment indentity register Thanh ghi nhận dạng thiết bị
ETSI European telecommunication standard institute Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu
F
F Final Bit kết thúc
FACCH Fast associated control channel Kênh điều khiển liên kết nhanh FDMA Frequency division multiple access Đa truy nhập phân chia theo tần số FEC Forward error correction Hiệu chỉnh lỗi trớc
G
GMSC Gate way MSC Tổng đài di động cổng
GMSK Gaussian minimum shift keying Khoá chuyển pha cực tiểu
GSM Group special mobile on glolal system for mobile communication Hệ thống thông tin di động toàn cầu
H
I
I Information Khung thông tin
IMEI International mobile station equipment indentity Nhận dạng trạm di động quốc tế ISDN Intergrated services digital network network Mạng liên kết đa dịch vụ số
ISUP ISDN user part Phần của ngời sử dụng ISDN
K
KC Ciphering key Khoá mật mã
KI Subsciber authentication key Khoá nhận thực thuê bao
L
LA Location area Vùng định vị
LAC Location are code Mã nhận dạng vùng định vị LAI Location area/Identity Nhận dạng vùng định vị
LAPD Link access protocol on D-channel Giao thức thâm nhập đờng truyền kênh D LAPDM Link access protocol on Dm-channel Giao thức thâm nhập đờng truyền ở lớp 2
giao diện vô tuyến Um trong TTDĐ
LM Haft rate TCH TCH bán tốc
M
MAP Mobile application Phần ứng dụng di động MCC Mobile country code Mã quốc gia di động
ME Mobile equipment Thiết bị di động
MM Mobile management Quản lý di động
MNC Mobile network code Mã mạng di động
MS Mobile station Trạm di động
MSC Mobile service switching center Trung tâm chuyển mạch các nghiệp vụ di động MSIDN Mobile station ISDN number Số ISDN trạm di động
MSIN Mobile station indentification number Số nhận dạng thuê bao di động MSRN Mobile station roaming number Số lu động trạm di động MSU Message signalling unit Đơn vị báo hiệu
MT Mobile terminal Kết cuối di động
MTP Message tranfer part Phần truyền bản tin
N
NCC National color code Mã mầu quốc gia
NDC National destination code Mã nơi nhận trong nớc NSS Network switch subsystem Phân hệ chuyển mạch
O
O & M Operation and maintenace Khai thác bảo dỡng
OACSU Off ain call set up Thiết lập FACCH/TCH sớm OMC Operation and maintenance center subsystem Trung tâm khai thác và bảo dỡng OSI Open system interconnection Kết nối hệ thống mở
P
P Poll Bít dò hỏi
P/F Poll/Final bit Bít hỏi đáp
PCH Paging channel Kênh tìm gọi
PCM Pulse code modulation Điều chế xung mã PIN Personal identity number Số nhận dạng cá nhân PLMN Public land mobile network Mạng di động mặt đất
PSPDN Packet switch public data network Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói PSTN Public switch telephone network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng
R
RACH Random access channel Kênh thâm nhập ngẫu nhiên
RAND Random number Số ngẫu nhiên
REJ Reject Từ chối
RNR Receive not ready Không sẵn sàng thu
RR Radio resourse management Quản lý kênh vô tuyến
RR Receive ready Sẵn sàng thu
S
S Khung giám sát
SACCH Slow associated control channel Kênh điều khiển liên kết chậm SAPI Service access paint indicator Bộ chỉ thị điểm thâm nhập dịch vụ SCCP Signalling connection control part Phần điều khiển nối thông báo hiệu